立体打印装置以及立体打印方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种打印装置以及打印方法，且特别是有关于一种立体打印装置以及立体打印方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术(additive manufacturing technology)来建造物理三维(Three Dimens1nal,简称3D)模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)等软件所建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄(准二维)横截面层。于此同时，许多可以形成多个薄横截面层的技术手段也逐渐被提出。举例来说，打印装置的打印模块通常可依据3D模型的设计数据所建构的空间坐标XYZ在基座的上方沿着XY平面移动，从而使建构材料形成正确的横截面层形状。所沉积的建构材料可随后自然硬化，或者通过加热或光源的照射而被固化，从而形成所要的横截面层。因此，通过打印模块沿着轴向Z逐层移动，即可使多个横截面层沿Z轴逐渐堆叠，进而使建构材料在逐层固化的状态下形成立体结构。
[0003]以通过光源固化建构材料而形成立体结构的技术为例，打印模块适于浸入盛装在盛槽中的液态成型材中，而光源模块在XY平面上照射液态成型材，以使液态成型材被固化，并堆叠在打印模块的移动平台上。如此，通过打印模块的移动平台沿着轴向Z逐层移动，即可使液态成型材逐层固化并堆叠成立体结构。对成型后的立体结构而言，为了节省成型材的使用量，因此会将立体结构设计成具有多个空心部的结构特征，以藉此降低制造成本。但，此举相对地也容易在成型过程中因空心部会被外壳封闭后而造成液态成型材残留在空心部的情形，其中残留的液态成型材容易因此影响立体结构的结构性与安定性。据此，如何在立体打印的成型过程中，同时兼具节省材料且避免有液态成型材残留于立体结构内，便成为相关技术人员所应思考并对应解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种立体打印装置及立体打印方法，其可节省液态成型材的用量，提闻打印效率，还可提升打印品质。
[0005]本发明的立体打印装置可用以形成立体结构，且立体结构包括外壳部以及泡状填充部。立体打印装置包括第一盛槽、第二盛槽、发泡单元、移动平台、光源以及控制单元。第一盛槽用以盛装第一液态成型材。第二盛槽用以盛装第二液态成型材。发泡单元设置于第二盛槽，并经配置以使第二液态成型材产生多个气泡而形成发泡液态成型材。移动平台配置于第一盛槽以及第二盛槽的上方，并适于与第一盛槽以及第二盛槽相对移动。光源可移动地配置于第一盛槽以及第二盛槽的一侧，以分别照射并固化第一液态成型材以及发泡液态成型材于移动平台上。控制单元耦接光源与移动平台，以控制移动平台交替地沉浸于第一液态成型材以及发泡液态成型材中，并对应控制光源交替地逐层固化第一液态成型材以及发泡液态成型材于移动平台上。固化的第一液态成型材逐层堆叠于移动平台上而形成外壳部。固化的发泡液态成型材逐层堆叠于移动平台上而形成泡状填充部。
[0006]本发明的立体打印装置可用以形成立体结构，且立体结构包括外壳部以及泡状填充部。立体打印装置包括盛槽、发泡单元、去泡单元、移动平台、光源以及控制单元。盛槽用以盛装液态成型材。发泡单元设置于盛槽，并经配置以使液态成型材产生多个气泡而形成发泡液态成型材。去泡单元设置于盛槽，经配置以去除发泡液态成型材中的气泡而回复至液态成型材。移动平台可移动地配置于盛槽的上方。光源配置于盛槽的一侧，以分别照射并固化液态成型材以及发泡液态成型材于移动平台上。控制单元耦接光源、移动平台、发泡单元及去泡单元，以控制移动平台沉浸于液态成型材中，并交替地驱动发泡单元及去泡单元对液态成型材进行发泡及去泡，并对应控制光源交替地逐层固化液态成型材以及发泡液态成型材于移动平台上。固化的液态成型材逐层堆叠于移动平台上而形成外壳部。固化的发泡液态成型材逐层堆叠于移动平台上而形成泡状填充部。
[0007]本发明的一种立体打印方法可用以在移动平台上形成立体结构，且立体结构包括外壳部以及泡状填充部。立体打印方法包括下列步骤。首先，建构立体结构的外壳部数字模型。接着，将外壳部数字模型切成多个横截面信息。接着，依据横截面信息逐层固化对应的液态成型材于移动平台上以逐层形成多个外壳层。接着，对液态成型材进行发泡，以形成发泡成型材。接着，固化位于对应的外壳层内的发泡成型材，以逐层形成多个泡状填充层。之后，在移动平台上交替地逐层形成外壳层以及泡状填充层而堆叠出立体结构的外壳部与泡状填充部。
[0008]基于上述，本发明利用发泡单元对盛槽内的液态成型材进行发泡，以形成发泡成型材，并固化此发泡成型材而形成立体结构中填充于外壳部内的泡状填充部，因此，本发明的立体打印装置无需形成实心的立体结构，因而可节省液态成型材的使用量，还可节省打印所需的时间，进而提升打印效率。此外，于立体结构的外壳部内填充泡状填充部，不仅可增加立体结构的结构刚性，更无需额外于立体结构内设计支撑柱等补强结构，也无须于外壳部开孔使残留于其内的液态成型材流出。因此，本发明的立体打印方法及应用其的立体打印装置确实可有效提升打印效率，还可提升打印品质。
[0009]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的一实施例的一种立体打印装置的示意图；
[0011]图2是本发明的另一实施例的一种立体打印装置的示意图；
[0012]图3是本发明的一实施例的一种立体打印装置的部分构件的耦接示意图；
[0013]图4A至图4D是本发明的一实施例的一种立体物件的制作流程示意图；
[0014]图5是本发明的另一实施例的一种立体打印装置的示意图；
[0015]图6是图5的立体打印装置的部分构件的耦接示意图；
[0016]图7是本发明的一实施例的一种立体打印方法的流程示意图。
[0017]附图标记说明:
[0018]10:立体结构；
[0019]12:外壳部；
[0020]12a ?12e:外壳层；
[0021]14:泡状填充部；
[0022]14a?14c:泡状填充层；
[0023]100、100a、200:立体打印装置；
[0024]110:第一盛槽；
[0025]120:第二盛槽；
[0026]130:发泡单元；
[0027]140,240:移动平台；
[0028]150,250:光源；
[0029]160,260:控制单元；
[0030]170、270:框架；
[0031]210:盛槽；
[0032]220:发泡单元；
[0033]230:去泡单元；
[0034]S1:容置空间。
【具体实施方式】
[0035]有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
[0036]图1是本发明的一实施例的一种立体打印装置的示意图。图2是本发明的另一实施例的一种立体打印装置的示意图。图3是图1的立体打印装置的部分构件的耦接示意图。图4A至图4D是本发明的一实施例的一种立体物件的制作流程示意图。在此需说明的是，图4A至图4D中的右侧示出了立体结构10的剖面示意图，而图4A至图4D中的左侧则示出了立体结构10的上视示意图。在本实施例中，立体打印装置100可用以形成如图4D所示的立体结构10，其中，立体结构10包括外壳部12以及泡状填充部14。外壳部12具有密闭容置空间，而泡状填充部14则如图4D所示填充于此密闭容置空间内。
[0037]立体打印装置100包括第一盛槽110、第二盛槽120、发泡单元130、移动平台140、光源150以及控制单元160。控制单元160用以读取数字立体模型，并如图3所示的耦接发泡单元130、移动平台140与光源150，以依据此数字立体模型控制发泡单元130、移动平台140与光源150的作动。在本实施例中，数字立体模型可为数字立体图像文件，其例如由计算机主机通过计算机辅助设计(Computer-Aided Design,简称CAD)或动画建模软件等建构而成。
[0038]在本实施例中，立体打印装置100还可包括框架170，第一盛槽110以及第二盛槽120设置于框架170上。第一盛槽110用以盛装第一液态成型材，第二盛槽120用以盛装第二液态成型材。第一液态成型材以及第二液态成型材的材料可为光敏树脂。发泡单元130设置于第二盛槽120，并经配置以使第二液态成型材产生多个气泡而形成发泡液态成型材。举例而言，发泡单元130可为打气泵，用以对第二液态成型材打气，以使第二液态成型材产生多个